Датчик влажности, вдохновленный верблюжьим носом, может отслеживать движение пальцев.

Фото: Weiguo Huang and Jian Song.

Нанотехнологии
Инструменты
Шрифты

Ученые разработали усовершенствованный новый тип датчика влажности, вдохновленный верблюжьим носом, чтобы преодолеть недостатки с помощью существующих решений. Новое устройство способно обнаруживать низкие уровни молекул воды в воздухе и открывает некоторые интересные возможности, включая поиск источников воды в экстремальных условиях или бесконтактное взаимодействие с компьютерами.

Различные датчики влажности, представленные в настоящее время на рынке, имеют свои сильные и слабые стороны: некоторые предлагают только низкую чувствительность для обнаружения воды, а другие предлагают высокую чувствительность, но их производительность ухудшается из-за условий окружающей среды, таких как, например, воздействие яркого солнечного света. Ученые в Китае решили разработать устройство, которое сочетает в себе долговечность и чувствительность, и для этого они обратились к знаменитым чувствительным носам верблюдов.

Носовая часть этих «кораблей пустыни» имеет узкие проходы с большой площадью поверхности, выстланной водопоглощающей слизью, которая меняет электрическую емкость при колебаниях влажности воздуха. Это делает животных очень эффективными при вынюхивании воды в засушливой среде, поэтому ученые использовали их носы в качестве чертежа нового типа датчика влажности с высокой степенью чувствительности.

Устройство состоит из пористой полимерной сети, покрытой молекулами, называемыми цвиттер-ионами, которые притягивают влагу и имитируют способность верблюжьей слизи изменять емкость при изменении влажности. Датчик доказал свою надежность и высокую чувствительность в экспериментах группы, успешно определяя изменение влажности в горячих промышленных выхлопах и доказывая способность быстро различать свежие, несвежие и сухие листья.

Он также был способен определять местонахождение источника воды и обнаруживать влагу, исходящую от человеческого тела. В этих экспериментах было показано, что датчик реагирует на изменения потоотделения во время физических упражнений и может обнаруживать человеческий палец, даже отслеживая его движения в форме буквы V или L. Ученые говорят, что это устройство может служить бесконтактным интерфейсом для взаимодействия с компьютерами, а прототип также послужит общим принципом проектирования, который можно применять при разработке других высокопроизводительных химических сенсоров.

Исследование было опубликовано в журнале ACS Nano.

Источник: American Chemical Society